Що таке частотна модуляція Ширина смуги частот, Спектр і бічних смуг?

За Ian Пул

- Зауваження та деталі частотної модуляції смуги пропускання, спектра і бічних смуг, а також їх вплив на використання FM.

Ширина смуги частот, спектр і бічні смуги мають велике значення при використанні частотної модуляції.

Бічні смуги модульованого сигналу частоти простягаються по обидві сторони від основної несучої, і привести до пропускної спроможності загального сигналу, щоб збільшити далеко за рамки цього немодулированной несучої.

У міру того як модуляція несучої змінюється, так що бічні смуги і, отже, пропускну здатність і загальний спектр сигналу.

Частотна модуляція, функції Бесселя та бічні смуги

Будь-який сигнал, який модулюється виробляє бічні смуги. У разі амплітудно-модульованого сигналу, вони легко визначити, але для частотної модуляції ситуація не така проста. , Вони залежать від не тільки відхилення, але і рівень відхилення, тобто індекс модуляції M. Повний спектр являє собою нескінченний ряд дискретних спектральних компонентів, виражених складною формулою з використанням функції Бесселя першого роду.

 
Повний спектр можна бачити, складається з носія плюс нескінченне число бічних смуг розповсюджується по обидві сторони від несучої при цілих кратних частоті модуляції. Відносні рівні бічних смуг можна отримати, звернувшись до таблиці функцій Бесселя. Як видно з зображення нижче, що відносні рівні піднімаються і опускаються відповідно до різними значеннями індексу модуляції.

 

Відносні рівні несучої і бічних смуг для частотно-модульованого сигналу

При малих значеннях індексу модуляції, при використанні вузькосмугового FM, і сигнал FM складається з несучої і двох бічних смуг, рознесених на частоті модуляції по обидві сторони від несучої. Це виглядає таким же, як сигнал АМ, але різниця в тому, що нижня бічна смуга знаходиться поза фазою 180 градусів.

У міру збільшення індексу модуляції виявляється, що інші бічні смуги з подвоєною частотою модуляції починають з'являтися. У міру збільшення індексу інші додаткові бічні смуги можна також побачити.

 

Спектри сигналу FM з різними рівнями індексу модуляції

При певних рівнях модуляції, де індекс модуляції дорівнює фігури 2.41, 5.53, 8.65 і інших вищих конкретних рівнів, носій падає на фактичні цифри фігури нулю, то сигнал, складається просто з бічних смуг.

смуга модуляції частоти

У випадку з амплітудно-модульованим сигналом необхідна смуга пропускання в два рази перевищує максимальну частоту модуляції. Незважаючи на те, те ж саме справедливо і для вузькосмугового сигналу FM, ситуація не вірно для широкосмугового сигналу FM. Тут необхідна пропускна здатність може бути дуже великим, з виявляються бічні смуги розводячи на великих кількостей частотного спектра. Зазвичай необхідно, щоб обмежити ширину смуги сигналу, таким чином, щоб він не непотрібних перешкод станціям обох сторін.

Як частотно-модульований сигнал має бічні смуги, які простягаються до нескінченності, нормально прийнятої практики, щоб визначити пропускну здатність, що і який містить приблизно 98% від потужності сигналу.

Правило великого пальця, часто називають правило Карсон стверджує, що 98% потужності сигналу міститься в смузі частот, яка дорівнює частоті відхилення, плюс частота модуляції в два рази, тобто:

 

Зазвичай ширина смуги частот широкосмугового сигналу FM обмежена межею Правило по Карсона - це зменшує перешкоди і не вносить жодних невиправданих спотворення сигналу. Іншими словами для УКХ-FM станції мовлення це повинно бути (2 х 75) + 15 кГц, тобто 175 кГц. З урахуванням цього в цілому 200 кГц зазвичай допускається, що дозволяє станції мати невелику захисну смугу і їх центральні частоти на цілих чисел 100 кГц.

Ключові моменти для ширини смуги частот модуляції і бічних смуг

Є кілька цікавих точок по відношенню до сумарної ширині смуги частот модуляції:

• Ширина смуги частот модульованого сигналу змінюється як з відхиленням частоти і коефіцієнта модуляції.

• Збільшення частоти модуляції знижує індекс модуляції - це зменшує число бічних смуг зі значною амплітудою і, отже, ширини смуги.

• Збільшення частоти модуляції збільшує поділ частот між бічними смугами.

• частота смуги пропускання модуляції зростає зі збільшенням частоти модуляції, але не прямо пропорційно йому.

ширина смуги частот модуляції має важливе значення, як це з будь-якої іншої форми сигналу. З групою зайнятості зростає, і тиск на просторі спектра, необхідно забезпечити смугу пропускання частоти модульованого сигналу знаходяться в його зазначеної надбавки. Будь-яке неправомірне поширення сигналу за межами цього, ймовірно, викличе перешкоди іншим користувачам.

Залишити повідомлення 

список повідомлень